CN101726302B - 地图显示方法及导航终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地图显示方法和导航终端。所述地图显示方法包括：获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；根据所述视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。相应的，本发明还提供了一种导航终端。采用本发明实施例提供的地图显示技术方案，可以实现地图的快速显示。

Description

地图显示方法及导航终端

技术领域

本发明涉及地理信息系统领域，尤其涉及一种地图显示方法及导航终端。

背景技术

导航终端是一种能够帮助用户准确定位当前位置，并根据既定的目的地计算行程，通过地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地的汽车驾驶辅助设备。

现有导航终端的地图显示模式包括：北向上显示模式、车头向上显示模式以及三维(Three-Dimensional，3D)显示模式，其中，北向上显示模式和车头向上显示模式都属于2D显示模式。由于3D显示模式显示的地图能够给用户带来更真实的体验，备受用户青睐。

请参见图1，为现有技术提供的地图显示方法流程图，该方法能够实现以3D模式显示2D地图，该方法包括如下步骤：

步骤101：用大于显示窗口的矩形裁剪框对待显示2D图幅进行裁剪；

步骤102：将裁剪得到的2D图幅每个像素点的经/纬度坐标转换为显示窗口坐标，并将显示窗口坐标进行3D转换；

步骤103：将3D转换后的2D图幅显示在显示窗口中。

在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术提供的地图显示方法在以3D模式显示2D地图时，存在以下问题：

由于以3D模式显示地图是模拟真实场景显示地图，能够看到地图中较远处的信息，而以2D模式显示地图所能看到的范围只限制在当前显示窗口，因此，现有技术需采用比显示窗口大的矩形裁剪框对待显示2D图幅进行裁剪，但是采用比显示窗口大的矩形裁剪框裁剪图幅，会产生以下问题：

裁剪得到的2D图幅过大，使得将显示窗口坐标进行3D转换的计算量太大，导致地图显示速度太慢。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种地图显示方法及导航终端，能够解决现有技术地图显示速度太慢的问题。

为此，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种地图显示方法，包括：获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；根据所述视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

本发明实施例还提供了一种导航终端，包括：坐标获取单元，用于获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；裁剪窗口获得单元，用于根据所述视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；图幅裁剪单元，用于用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪；投影及显示单元，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例提供的地图显示技术方案，根据视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得了不大于显示窗口的梯形裁剪窗口，由于用不大于显示窗口的梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，得到的2D图幅较小，降低了3D投影计算量，实现了地图的快速显示。

附图说明

图1所示为现有技术提供的地图显示方法流程图；

图2所示为本发明第一实施例提供的地图显示方法流程图；

图3所示为在右手坐标系实现地图显示方法的第一原理图；

图4所示为在右手坐标系实现地图显示方法的第二原理图；

图5所示为2D图幅经过梯形裁剪框裁剪后的效果图；

图6所示为右手坐标系中的XZ视平面；

图7所示为平面直角坐标系；

图8所示为本发明实施例提供的以3D模式显示2D地图的效果图；

图9所示为本发明第二实施例提供的导航终端组成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

本发明实施例提供了一种地图显示方法，包括：获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；根据所述视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

在本发明实施例中，如无特别说明坐标均指经/纬度坐标。

以上为本发明实施例提供的地图显示方法。本发明实施例提供的方法根据视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得了不大于显示窗口的梯形裁剪窗口，由于用不大于显示窗口的梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，得到的2D图幅较小，降低了3D投影计算量，实现了地图的快速显示。

以下结合具体实施方式对本发明实施例提供的地图显示方法进行详细介绍。

请参见图2，是本发明第一实施例提供的地图显示方法，该方法包括如下步骤：

步骤201：获取视点坐标及显示窗口顶点坐标，所述视点坐标和显示窗口顶点坐标为视点和显示窗口顶点的经/纬度坐标；

在本发明实施例中，视点是指单点透视观察点，所述视点坐标是指单点透视观察点所在的位置。其中，视点可以由用户任意设定，也可以设定为某一固定的点。

步骤202：将视点坐标及显示窗口顶点坐标代入单点透视投影点计算公式，获得梯形投影区域；

步骤203：将步骤202获得的梯形投影区域按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；

步骤204：用步骤203获得的梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪；

步骤205：将步骤204裁剪得到的2D图幅按比例放大，获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅；

在本发明实施例中，步骤205中的放大比例与步骤203中的缩小比例互为倒数。所述将2D图幅按比例放大具体为：将2D图幅各个像素点的经/纬度坐标按比例放大，以获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅。

步骤206：将步骤205获得的按比例放大后的2D图幅进行3D投影后显示。

进一步，现有技术由于其3D转换过程相对复杂，地图显示所需时间较长导致用户很难对采用现有技术显示的地图进行拖动等操作，为了能够使用户能够快速，方便地对地图进行拖动等操作，当用户点击显示窗口中的地图上某一点时，本发明实施例提供的方法进一步包括：

获取用户点击的某一点的显示窗口坐标，将所述显示窗口坐标转换为经/纬度坐标，根据所述经/纬度坐标及视点坐标，确定显示窗口顶点坐标，然后再重复步骤201至步骤206将相应图幅显示在显示窗口中。

以上为本发明第一实施例提供的地图显示方法。本发明第一实施例提供的方法在实现快速显示地图的基础上，还进一步保证了用户能够对地图进行拖动等操作。

以上介绍了本发明实施例提供的地图显示方法流程，以下以右手坐标系也就是用户坐标系为例，详细说明实现本发明实施例提供的地图显示方法的原理。

请参见图3，为右手坐标系(用户坐标系)XYZ，在本发明实施例中，指定显示窗口落在XZ面上，指定大地面落在XY面上。在本发明其他实施例中，亦可不采用前述指定方式并不影响本发明实施例的实现。

如图3所示，P0、P3、P2′和P1′四个点组成的区域为显示窗口Ts，进一步，为了便于举例说明，在该例中规定无论视点P(xc，yc，zc)的Y轴和Z轴坐标yc和zc如何变动，视点P(xc，yc，zc)的X轴坐标xc始终为线段P0P3的中点。值得注意的是，规定视点P(xc，yc，zc)的X轴坐标xc始终为线段P0P3的中点坐标仅为便于清楚说明本发明实施例提供的地图显示方法的原理，不应视为对本发明实施例的限制。

如图3所示，从视点P(xc，yc，zc)通过显示窗口Ts观察大地面也就是XY面，能看到的最大区域为前文所述梯形投影区域，即图中P0、P1、P2和P3构成的区域。

以下介绍在右手坐标系XYZ中，根据已知的视点P(xc，yc，zc)和显示窗口顶点坐标，获得梯形投影区域T的原理：

根据单点透视原理，视点P(xc，yc，zc)，显示窗口顶点P1′(xs1，ys1，zs1)和梯形投影区域顶点P1(x1，y1，z1))三点的关系如下：

xs1＝xc+(x1-xc)*t      (1)

ys1＝yc+(y1-yc)*t      (2)

zs1＝zc+(z1-zc)*t      (3)

由图3可知，显示窗口顶点P1′落在XZ面上，因此ys1＝0，代入式(2)得到：t＝yc/(yc-y1)；梯形投影区域顶点P1落在XY面上，因此，z1＝0，代入式(3)得到：zs1＝zc(1-t)。

进一步，将t＝yc/(yc-y1)代入zs1＝zc(1-t)得到：zs1＝(zc*y1)/(y1-yc)；

同理，将t＝yc/(yc-y1)代入式(1)，得到：

xs1＝xc+(x1-xc)*yc/(yc-y1)；

整理xs1和zs1两等式，得到右手坐标系中的单点透视投影点计算公式(通式)如下：

x＝xc+(xs-xc)*yc/(yc-y)；

y＝zs*yc/(zs-zc)；

z＝0；

其中，(x，y，z)表示梯形投影区域T在XY面的坐标，(xs，ys，zs)表示显示窗口Ts在XZ面的坐标。

由单点透视投影点计算公式可知，将已知的视点P(xc，yc，zc)，以及已知的显示窗口各个顶点坐标，代入单点透视投影点计算公式即可得到梯形投影区域T各顶点坐标，至此，我们得到了梯形投影区域T。

在得到梯形投影区域T后，为了使裁剪得到的2D图幅较小，提高地图显示速度，需要进一步将梯形投影区域T进行按比例缩小，获得不大于显示窗口Ts的梯形裁剪窗口。以下介绍将梯形投影区域T按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口的原理：

如图4所示，将梯形投影区域T投影到显示窗口Ts，图4所示由P0′、P3′、P2′和P1′构成的梯形区域为所述不大于显示窗口Ts的梯形裁剪窗口，以下介绍获得梯形裁剪窗口的原理：

梯形投影区域T按比例缩小为梯形裁剪窗口的缩放公式如下：

R1＝K_wR2；  (4)

L1＝K1L0；     (5)

其中，R2是梯形裁剪窗口的上底，即线段P1′P2′的长度，R1是梯形投影区域T的下底，即线段P1P2的长度，R0是梯形投影区域T的上底，即线段P0P3的长度，L0是梯形裁剪窗口的高，即线段P0P1′的长度，L1是梯形投影区域T的高，R0′是梯形裁剪窗口的下底，即P0′P3′的长度。R1，R2，L0和L1均为已知量。

由式(4)，(5)可以得到水平高度比例因子Kw，以及垂直高度比例因子Kl，进而，用梯形投影区域T的X轴坐标乘以计算得到的水平高度比例因子Kw的倒数，用梯形投影区域T的Y轴坐标乘以计算得到的垂直高度比例因子Kl的倒数，即可获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口的坐标。

在获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口后，用所述梯形裁剪窗口对待显示的2D图幅进行裁剪，如图5所示为采用本发明实施例提供的梯形裁剪窗口裁剪得到的2D图幅。

在得到图5所示的2D图幅后，为了得到更真实的地图显示效果，需要将裁剪得到的2D图幅按比例拉伸，获得与梯形投影区域T大小相同的2D图幅，在本发明实施例中，将裁剪得到的2D图幅按比例拉伸，获得与梯形投影区域T大小相同的2D图幅具体为：用水平高度比例因子Kw和垂直高度比例因子Kl分别乘以2D图幅各个像素点的经/纬度坐标，获得与梯形投影区域T大小相同的2D图幅各个像素点的经/纬度坐标。

在获得与梯形投影区域T大小相同的2D图幅后，需要将该2D图幅进行3D投影，以下介绍本发明实施例提供的3D投影原理：

从视点P(xc，yc，zc)通过显示窗口Ts透视梯形投影区域T，根据单点投影透视原理，得到如下XZ面上的投影点计算公式：

xs＝xc+(x-xc)*t     (6)

ys＝yc+(y-yc)*t     (7)

zs＝zc+(z-zc)*t     (8)

其中，x代表拉伸后的2D图幅经度坐标，y代表拉伸后的2D图幅的纬度坐标，z为0；xs代表拉伸后的2D图幅投影在XZ面的经度坐标，zs代表拉伸后的2D图幅投影在XZ面的纬度坐标，ys为0。

将ys＝0，代入式(7)可得：t＝yc/(yc-y)；

将t＝yc/(yc-y)代入式(6)和(7)，整理得到2D图幅在XZ面上的投影点计算公式：

xs＝xc+(x-xc)*yc/(yc-y)；

zs＝zc+(zc*yc)/(y-yc)；

ys＝0；

进一步，将XZ面上的投影点计算公式变换到二维坐标XY坐标系中，如图6所示，对于XZ面而言只要将Z轴当作Y轴，则图6所示的XZ坐标系与图7所示的XY坐标系是完全相同的，即二维空间重合，因此，对2D图幅在XZ面投影点计算公式进行坐标变换后，即可得到本发明实施例提供的2D图幅3D投影点坐标计算公式(X为经度坐标，Y为纬度坐标)，具体如下：

X＝xc+(x-xc)*yc/(yc-y)；

Y＝zc+zc*yc/(y-yc)；

由此可见，将视点P及拉伸后2D图幅的经/纬度坐标代入上述投影点计算公式，即可得到3D转换后的2D图幅，然后，将所述转换后的2D图幅显示在显示窗口中。如图8所示，为采用本发明实施例提供的地图显示技术方案后，得到的以3D模式显示的2D地图。

进一步，为了使用户能够对以3D模式显示的2D地图进行操作，需要在用户点击地图某一点时，将该点的显示窗口坐标转换为该点的经/纬度坐标，在本发明实施例中将前文所述的单点透视投影点计算公式中的zs用y取代，xs用x取代，得到经/纬度坐标计算公式如下：

Y＝y*yc/(y-zc)；

X＝xc+(x-xc)*yc/(yc-y)；

由经/纬度计算公式可知，将已知视点P的和用户点击的地图上某一点的显示窗口坐标(x，y)代入上式即可得到该点的经/纬度坐标(X，Y)，从而保证了用户可以对以3D模式显示的2D地图进行操作。

以上为本发明实施例提供的地图显示方法，以下结合附图对本发明实施例提供的导航终端进行介绍，本发明实施例提供的导航终端可以是：GPS导航仪，手机等任何可以安装导航软件的设备。

本发明第二实施例还提供了一种导航终端，请参见图9，该导航终端包括：

坐标获取单元901，用于获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；

裁剪窗口获得单元902，用于根据所述视点坐标及显示窗口顶点坐标，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；

图幅裁剪单元903，用于用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪；

投影及显示单元904，用于将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

其中，本发明第二实施例提供的裁剪窗口获得单元902可以采用如下两个子单元来实现，具体包括：

梯形投影区域获得单元，用于将所述视点坐标及显示窗口顶点坐标代入单点透视投影点计算公式，获得梯形投影区域；

梯形裁剪窗口获得单元，用于将所述梯形投影区域按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形剪裁窗口；

由于梯形裁剪窗口是缩放得到的，为了使地图显示效果更好，上述投影及显示单元904具体包括：

图幅放大单元，用于将裁剪得到的2D图幅按比例放大，获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅；

3D投影单元，用于将按比例放大后2D图幅经/纬度坐标代入2D图幅3D投影点计算公式，获得3D转换后的2D图幅；

显示单元，用于显示3D投影单元获得的3D转换后的2D图幅。

以上对本发明所提供的一种地图显示方法及导航终端进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种地图显示方法，其特征在于，所述方法包括：

获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；

将所述视点坐标及显示窗口顶点坐标代入单点透视投影点计算公式，获得梯形投影区域；

将所述梯形投影区域按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；

用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将裁剪得到的2D图幅进行3D投影具体包括：

将裁剪得到的2D图幅按比例放大，获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅；

将按比例放大后2D图幅经/纬度坐标代入2D图幅3D投影点计算公式，获得3D转换后的2D图幅。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将梯形投影区域按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口具体包括：

用梯形投影区域的X轴坐标乘以计算得到的水平高度比例因子的倒数，用梯形投影区域的Y轴坐标乘以计算得到的垂直高度比例因子的倒数，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将裁剪得到的2D图幅按比例放大具体包括：

用所述水平高度比例因子和所述垂直高度比例因子分别乘以裁剪得到的2D图幅各个像素点的经/纬度坐标，获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅。

5.一种导航终端，其特征在于，包括：

坐标获取单元，用于获取视点坐标及显示窗口顶点坐标；

梯形投影区域获得单元，用于将所述视点坐标及显示窗口顶点坐标代入单点透视投影点计算公式，获得梯形投影区域；

梯形裁剪窗口获得单元，用于将所述梯形投影区域按比例缩小，获得不大于显示窗口的梯形裁剪窗口；

图幅裁剪单元，用于用所述梯形裁剪窗口对待显示2D图幅进行裁剪；

投影及显示单元，将裁剪得到的2D图幅进行3D投影后显示。

6.如权利要求5所述的导航终端，其特征在于，所述投影及显示单元具体包括：

图幅放大单元，用于将裁剪得到的2D图幅按比例放大，获得与梯形投影区域大小相同的2D图幅；

3D投影单元，用于将按比例放大后2D图幅经/纬度坐标代入2D图幅3D投影点计算公式，获得3D转换后的2D图幅；

显示单元，用于显示3D投影单元获得的3D转换后的2D图幅。

Images